申请日2011.12.15
公开(公告)日2012.06.20
IPC分类号C02F1/32
摘要
本发明公开一种塔形水处理光催化反应器，包括一个内壁衬有反光材料的塔体，在塔体内部，沿塔体的高度方向上间隔设置相互平行的多层塔板，每层塔板的正中间开有大孔，石英管与塔体同轴且套在每层塔板的大孔中，石英管内装有紫外灯光源，石英管下端封闭且支撑有托盘，托盘固接于塔体的下端，托盘上布置若干托盘孔;在每层塔板上下表面上均设有轴向延伸的若干尖锥，塔板及尖锥表面均负载有TiO2涂层;在尖锥之间的塔板上开有若干小孔，托盘下部的塔体侧壁上开有至少1个通气口;在尖锥上形成薄液膜促进紫外光透光率，使紫外线不扩散，充分利用了紫外光能量;能促进气液交换，使水在从上往下流动时多次和催化剂接触，提高了废水降解效率。
权利要求书
1.一种塔形水处理光催化反应器，包括一个内壁衬有反光材料的塔体(1)，塔体(1)上端侧壁上开有进液管(7)，下端侧壁上开有液体排出管(9)，在塔体(1)内部，沿塔体(1)的高度方向上间隔设置相互平行的多层塔板(2)，每层塔板(2)侧边均连接一个降液槽(6)，其特征是：每层塔板(2)的正中间开有大孔(12)，石英管(3)与塔体(1)同轴且套在每层塔板(2)的大孔(12)中，石英管(3)内装有紫外灯光源(4)，石英管(3)上端伸出塔体(1)外，石英管(3)下端封闭且支撑有托盘(5)，托盘(5)固接于塔体(1)下端，托盘(5)上布置若干托盘孔(13);在每层塔板(2)上下表面上均设有轴向延伸的若干尖锥(11)，塔板(2)及尖锥(11)表面均负载有TiO2涂层;在尖锥(11)之间的塔板(2)上开有若干小孔(10)，托盘(5)下部的塔体(1)侧壁上开有至少1个通气口(8)。
2.根据权利要求1所述的塔形水处理光催化反应器，其特征是：所述托盘孔(13)直径为所述小孔(10)直径的2~3倍。
说明书
塔形水处理光催化反应器
技术领域
本发明涉及用于水处理的光催化反应装置，属于环境保护中污水处理技术领域。
背景技术
传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。自1972 年，A. Fujishima和K. Honda在n型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用，TiO2氧化活性较高，化学稳定性好，对人体无毒害，成本低，无污染，是目前应用最广泛的纳米光催化材料，也是最具有开发前途的绿色环保型催化剂。研究表明，纳米TiO2能处理多种有毒化合物，可以将水中的烃类、卤代烃、酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂和燃料油等很快地完全氧化为CO2、H2O等无害物质。但到目前为止纳米光催化TiO2技术仍为在废水处理方面得到广泛应用，主要是因为纳米颗粒分离困难，没有简单适用的处理设备。
通过纳米颗粒在载体表面负载，可以解决颗粒分离的问题。但负载有纳米颗粒的载体浸泡于水中的时候，激发光必须透过较厚(往往是数厘米以上)的溶液才能照射到催化剂上。而事实上，无论是在紫外光区还是可见光区，有机物溶液(尤其是带色有机物废水)都会有不同程度的光吸收，这势必会引起激发光不同程度的光损失，使得到达催化剂表面的光强度下降，从而使得光生电子和空穴的产率下降，最终使得污染物的降解效率降低。
专利公开号为CN100509639C公开了一种斜板式光电催化反应器，可以获得较好的水相薄膜促进光催化反应，但灯置于斜板外侧，或多或少会有光的损失。同样，专利公开号为CN101774661A，CN102030387A，CN101993129A几个专利公开的方法都是将激发光源放置于催化剂负载板的侧面，会有光能的损失。为了提高降解效率，只能提高激发光源的功率，这样就增加了运行能耗。有研究表明在多相光催化氧化过程中H2-O2耦合作用下，催化氧化的效率会有较大提高(参见：多相光催化氧化过程中H2-O2耦合效应及其作用机理研究，陈亦琳，2006年，福州大学博士论文)，但传统的光催化反应器在有气体提供时传质效率低，有必要开发新的催化反应器。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种催化氧化效率高的塔形水处理光催化反应器，
本发明采用的技术方案是：包括一个内壁衬有反光材料的塔体，塔体上端侧壁上开有进液管，下端侧壁上开有液体排出管，在塔体内部，沿塔体的高度方向上间隔设置相互平行的多层塔板，每层塔板侧边均连接一个降液槽，每层塔板的正中间开有大孔，石英管与塔体同轴且套在每层塔板的大孔中，石英管内装有紫外灯光源，石英管上端伸出塔体外，石英管下端封闭且支撑有托盘，托盘固接于塔体的下端，托盘上布置若干托盘孔;在每层塔板上下表面上均设有轴向延伸的若干尖锥，塔板及尖锥表面均负载有TiO2涂层;在尖锥之间的塔板上开有若干小孔，托盘下部的塔体侧壁上开有至少1个通气口。
本发明的有益效果是：在尖锥上形成薄液膜促进紫外光透光率，使紫外线不扩散，充分利用了紫外光能量;能促进气液交换，使水在从上往下流动时多次和催化剂接触，多次反应，提高了废水降解效率。试验证明：将含金橙II浓度在100 mg/L的废水，通入少量H2和O2，经过该设备持续处理后的出水金橙II的去除率达96%。